삼성전자, 3나노 2세대 '베일' 벗는다…"4나노와 비교 불가"

SF3, 전력 효율도 34%↑…면적은 21% 줄어

GAA, 고성능·저전력 반도체 설계에 큰 장점

"차세대 공정 안정적 개발로 리더십 강화"

[서울=뉴시스] 삼성전자 평택캠퍼스 전경. (사진=삼성전자 제공) 2022.09.07. [email protected]  *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 삼성전자에서 내년 양산을 예고한 '3나노미터(㎚·10억분의 1m) 2세대' 파운드리 공정이 점차 베일을 벗고 있다.

지난해 삼성전자가 세계 최초로 양산을 시작한 GAA(게이트올어라운드) 기반 3나노 공정을 더욱 업그레이드 한 이 공정은, 기존 4나노 공정보다 칩 크기는 작지만 속도는 20% 이상 개선할 방침이다. 삼성전자는 3나노 2세대 공정의 안정적인 개발을 통해 신규 고객 확보에 대한 자신감도 드러냈다.

8일 업계에 따르면 삼성전자는 내달 11~16일 일본에서 열리는 세계 최고 권위의 반도체학회인 'VLSI 심포지엄 2023'에서 3나노 2세대 반도체 공정인 'SF3'의 공정 특성 관련 논문을 발표한다.

SF3는 삼성전자가 지난해 6월 세계 최초로 양산한 3나노 공정인 'SF3E'의 업그레이드 버전이다.

삼성전자, 속도 및 전력 효율 크게 개선한 '3나노 공정' 예고

삼성전자가 사전 공개한 자료에 따르면 SF3는 기존 4나노 핀펫(FinFET) 공정에 비해 속도는 22%, 전력 효율은 34% 개선된다. 칩 면적도 기존보다 21% 작게 할 수 있다.

삼성전자는 지난해 전류가 흐르는 채널(Channel) 4개 면을 게이트(Gate)가 둘러 싸는 형태인 GAA 기술을 세계 최초로 개발했다. 기존 핀펫은 채널이 3개 면을 감싸는 구조로 전력 효율을 높이는데 제약이 많았지만 GAA 기술을 통하면 이 한계를 극복 가능하다.

특히 채널을 얇고 넓은 모양의 나노시트(Nanosheet) 형태로 구현한 독자적인 GAA 기술인 'MBCFET' 구조는 기존 핀펫 구조나 일반적인 GAA 구조에 비해 전류를 더 세밀하게 조절 가능해 고성능·저전력 반도체 설계에 큰 장점이 있다. 또 나노시트의 폭을 조정하면서 채널 크기도 다양하게 바꿀 수 있는 것도 장점이다.

삼성 파운드리 "3나노 수율 안정 시 고객 수주 크게 늘 듯"

삼성전자가 SF3의 공정 특성을 공개한 것은 3나노 공정 업그레이드가 순조롭게 진행되고 있음을 전 세계에 알리려는 포석이다. 삼성전자 파운드리 사업은 지난해 208억달러의 매출을 올리며 2017년 사업부 출범 이래 처음으로 연매출이 200억달러를 돌파했다.

삼성전자는 최근 1분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 "현존하는 최고의 소자 기술인 GAA 기술을 적용한 3나노 1세대 공정은 지난 분기에 이어 안정적인 수율로 양산 중"이라고 밝혔다. 이어 "3나노 2세대 공정도 1세대 경험을 토대로 양산성 높은 공정으로 차질 없이 개발하고 있다"고 언급했다.

삼성전자는 3나노 2세대 공정을 내년 중에 양산 체제로 전환할 계획이다. 이렇게 되면 모바일, 고성능컴퓨팅(HPC) 등 고성능∙저전력 반도체가 필요한 기업들을 대상으로 수주를 더 늘릴 수 있다.

삼성전자는 '세계 최초' 기술 리더십을 앞세워 파운드리 공정 경쟁에서 앞서 나가겠다는 포부도 밝혔다.

삼성전자는 세계 최초로 14나노 공정에 핀펫 공정을 도입했고, 3나노 공정에서도 GAA를 처음 적용하는 등 업계 기술력을 선도하고 있다.

삼성전자 관계자는 "경쟁력 있는 GAA 공정을 근간으로 하는 3나노 2세대 공정의 안정적 개발을 토대로 적극적 고객 소통 통해 신규 고객 수주를 확대하며, 차세대 기술인 2나노 개발도 차질 없이 진행하여 기술 리더십을 강화하겠다"고 말했다. 

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